CN205920959U - 一种降低空调控制器芯片温度的散热器及空调 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种降低空调控制器芯片温度的散热器及使用该散热器的空调,该散热器包括铝制散热本体和石墨烯涂料层,所述石墨烯涂料层附着在铝制散热本体的外表面;该空调包括主板、控制器芯片和散热器,所述控制器芯片通过芯片引脚安装在主板上,所述散热器紧贴控制器芯片的上表面设置,散热器为上述的散热器。本实用新型通过在铝制散热本体的外表面附着石墨烯涂料层,增加整个散热器的表面发射率,从而增加散热效率,使空调控制器芯片的温度降低速度得到很好的改善,不仅能够增加芯片的使用寿命,还可以提高空调整机的可靠性,减小散热器的尺寸,优化结构设计,降低散热器的生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种散热技术领域,尤其是一种降低空调控制器芯片温度的散热器,以及采用这种散热器的空调。
背景技术
随着科技的发展,电子产品日趋智能及复杂化,电子元件的体积趋于微小化,单位面积上的元件密度愈来愈高。对于空调控制器来讲,由于空调在运行过程中需要多个芯片的支持,这些芯片在运行过程中会产生很大的热量,使用过程中必须进行降温处理,以保证芯片的正常运行,尤其在恶劣工况中,对降温的需求更加明显。
目前,家用空调,尤其是变频空调的控制器芯片的散热大都采用铝制散热器来实现,如整流桥、IGBT的散热器等。散热器的设计需要以芯片在工作时候的温度要求,以及空调室内机和室外机的结构为前提,同时,芯片在温度过高的环境中运行,会大大减少控制器芯片的使用寿命。现有技术中,普通铝制散热器位于空调内部的电器盒上面或内部,由于结构设计的影响,无法对散热器加装强制对流换热风扇,从而导致空调的普通铝制散热器的散热过程大部分是通过自然对流换热和辐射散热的方式进行的。因此,为了防止空调控制器芯片温度过高,即为了保证良好的散热效果,避免由于散热不良引起的芯片温度过高而产生高温保护或空调降频运行等,一方面,设计者通过增加散热器尺寸大小,即通过增加散热面积以实现更好的散热效果,然而这种设计会增加电器盒的体积,增加空调的结构复杂程度,增加了空调的整体结构设计难度;另一方面,通过将铝制散热器表面进行氧化处理,增加表面发射率,但这种改进方式取得的效果并不理想,空调控制器芯片散热仍不能满足生产需要。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足,提供一种散热效果较好的降低空调控制器芯片温度的散热器,以及使用这种散热器的空调。
为解决上述技术问题,本实用新型采用技术方案的基本构思是:
一方面,本实用新型的实施例公开了一种降低空调控制器芯片温度的散热器,包括散热本体和石墨烯层,所述石墨烯层附着在散热本体的外表面。
进一步地,所述散热本体与芯片接触的部分不附着石墨烯层。
进一步地,所述石墨烯层的附着强度为:ISO等级0,ASTM等级5B。
进一步地,所述石墨烯层通过喷涂或刷涂附着在散热本体外表面。
进一步地,所述石墨烯层为纯石墨烯涂料或含有石墨烯的复合涂料。
进一步地,所述石墨烯层位于散热本体与芯片接触的位置。
进一步地,所述石墨烯层为单层石墨烯或包含石墨烯的导热膜。
进一步地,所述石墨烯涂料层的厚度为30微米。
进一步地,所述石墨烯层的表面发射率大于0.95。
进一步地,所述散热本体的外表面磨砂处理。
另一方面,本实用新型的实施例还公开了一种空调,其包括主板、控制器芯片和散热器,所述控制器芯片通过芯片引脚安装在主板上,所述散热器紧贴控制器芯片的表面设置,所述散热器为上述任意一种散热器。
采用上述技术方案后,本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果:
本实用新型通过在铝制散热本体的外表面附着石墨烯涂料层,增加整个散热器的表面发射率,从而增加散热效率,使空调控制器芯片的温度降低速度得到很好的改善,不仅能够增加芯片的使用寿命,还可以提高空调整机的可靠性,减小散热器的尺寸,优化结构设计,降低散热器的生产成本。
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
图1是本实用新型一实施例的结构示意图;
图2是本实用新型又一实施例的结构示意图。
其中,1、石墨烯层,2、散热本体,3、控制器芯片,4、芯片引脚,5、主板。
具体实施方式
如图1所示,本实用新型的一个实施例公开了一种降低空调控制器芯片温度的散热器,包括散热本体2和石墨烯层1,所述石墨烯层1附着在散热本体2的外表面。本实施例通过在普通散热本体表面附着石墨烯层,利用石墨烯的导热系数高的特点,增加散热本体的表面发射率,与普通涂料相比,涂层和金属之间的接触热阻较低,涂层材料即石墨烯层自身的热阻较小,导热性能较好,散热效果更好。
这是因为在不设置强制对流换热风扇的情况下,芯片散热主要通过辐射散热的方式实现,而影响辐射散热的主要因素就是散热器的表面发射率,具体地,现有的散热本体表面发射率非常低,以光滑的铝制散热器为例,其表面发射率经检测仅仅在0.05左右,导致辐射功率很低,散热效果较差;将铝制材料表面氧化后,其表面发射率也仅仅达到0.3;表面涂普通涂料后,表面发射率有一定提高,但涂料自身导热系数低,综合起来对散热效率的提高帮助并不大。本实施例附着石墨烯涂料层后,表面发射率最高可以达到0.99,且自身导热系数也非常高,水平方向能达到5300W/m.k,垂直方向甚至能达到10W/m.k以上。
作为上述实施例的优选,所述石墨烯层设置在散热本体外表面,且散热本体与芯片接触的部分不附着石墨烯层,优选地,为保证石墨烯层的附着强度,石墨烯层可以通过喷涂或刷涂的方式使其牢牢附着在散热本体的外表面,生产中,一般要求石墨烯层的附着强度为ISO等级:0,ASTM等级:5B。在此附着强度的前提下,石墨烯层的厚度可以根据种类选择不同厚度,一般可以在30微米左右。
进一步地,掺杂石墨烯的涂料,其具有超大的表面发射率和较高的导热系数,因此,石墨烯层可以为纯石墨烯涂料,也可以为含有石墨烯的复合涂料。具体地,石墨烯层的表面发射率为0.95以上,优选在0.98以上,即可满足空调控制器芯片的散热要求。
如图2所示,本实用新型的又一实施例中,石墨烯层位于散热本体与芯片接触的位置。本实施例采用石墨烯层作为热界面材料,放置于芯片和散热器之间,石墨烯作为导热膜在水平方向上具有优秀的导热性能,可以迅速的将热量扩散,并传导给散热本体,最后通过对流换热或者辐射散热的方式散发出去。
优选地,石墨烯层可以为单层石墨烯或包含石墨烯的导热膜。
进一步优选地,本实施例可以与图1所示的实施例结合,即在散热本体的其他部分喷涂或刷涂石墨烯层,在散热本体与芯片接触的位置安置石墨烯层作为热界面材料。可以实现更好的散热效果。
以铝制散热本体为例,普通的空调用的铝制散热器虽然已经有较好的导热性能,纯铝的导热系数大概在239W/m.k,铝合金类导热系数更低。而单层石墨烯的导热系数则能够达到5300W/m.k。普通做成的石墨烯导热膜的成品的导热系数也有2000W/m.k左右的导热系数。导热性能远远超过铝,将石墨烯导热膜放到芯片和散热器之间作为热界面材料,能够以高于普通铝制散热器大概10倍的速度将芯片产生的热量均匀的散开。
此外,采用本实施例的石墨烯层,还可以避免普通散热本体与芯片之间不完全接触、存在微量空气而导致的热阻过大问题,与传统涂导热膏相比,也具有很大的优势,现有的导热膏的导热系数基本上都在2W/m.k左右,一些添加银粉的导热膏的导热系数也顶多在5W/m.k,导热系数较低阻碍了热量的传递,而石墨烯层的导热系数远远高于导热膏。
进一步优选地,在本实用新型的又一实施例中,在附着石墨烯涂料层的前提下,先对铝制散热本体的外表面做磨砂处理,可以达到更好的散热效果。本实用新型的第一对比例中,空调控制器芯片的散热器为铝制散热器,散热器表面平整光滑,其表面发射率为0.02左右,导热系数为纯铝的导热系数,大概在237w/m.k左右;在本实用新型的第二对比例中,与第一对比例相比,散热器表面先经过磨砂处理,经检测,其表面发射率为0.3左右,导热系数为纯铝的导热系数,大概在237w/m.k左右;在本实用新型的第三对比例中,在铝制散热器的表面涂布了黑色油漆,经检测,其表面发射率为0.9左右,导热系数为油漆导热层的导热系数,大概0.05w/m.k,三个对比例中散热器的体积相同。
本实用新型的一实施例中,提供了一种空调,该空调结构如图1所示,其包括主板5、控制器芯片3和散热器,控制器芯片3通过芯片引脚4安装在主板5上,在控制器芯片3的上表面设置散热器,该散热器以铝制散热本体2为主,铝制散热本体2的一面紧紧贴合在控制器芯片3的上表面,铝制散热本体2的其他部分外表面通过喷涂的方式涂布了纯的石墨烯涂料,从而在铝制散热本体外表面形成石墨烯层1,石墨烯层的厚度为30微米左右,附着强度为ISO等级:0,ASTM等级:5B,该石墨烯涂料层的表面发射率为0.95以上,导热系数为石墨烯导热层的导热系数,大概为5w/m.k,远远高于对比例。
本实用新型的又一实施例提供的空调中,与上一实施例不同在于,所采用的石墨烯层为含有石墨烯粉体、树脂等有机物的复合涂料,石墨烯层的厚度为30微米左右,附着强度为ISO等级:0,ASTM等级:5B,该石墨烯涂料层的表面发射率为0.95以上,导热系数为5w/m.k以上。
本实用新型的又一实施例提供的空调结构如图2所示,该空调的散热器包括散热本体和石墨烯层,且石墨烯层位于散热本体与芯片接触的部分。石墨烯层导热膜的厚度可以是几十微米到毫米不等,根据芯片的面积以及散热器的表面粗糙度来确定,保证导热膜夹在芯片和散热器之间,通过挤压不会有空气的存在。当芯片产生热量时,热量通过石墨烯导热膜水平方向上的优秀的导热性能,迅速的将热源的热量传递到整个导热膜,使整个导热膜处于一个均温状态,之后通过散热器将热量散发出去。
导热膜的大小可以以两种方式确定,一种以芯片和散热器接触面的芯片面积为基准,另一种以散热器与芯片接触的散热器的底部的面积为基准。如果是以芯片的面积为基准,则直接将导热膜放置在芯片和散热器中间,通过螺丝钉挤压的方式来固定即可。如果是以散热器的面积为准,则可根据需要将散热膜通过胶水固定在散热器表面,或者采用其他的结构将散热膜固定在散热器上面。胶水自身的热阻可能会阻碍传热,所以胶水是在利用其他结构无法固定的时候才使用。由于石墨烯导热膜的导热效果非常好,因此能够将芯片产生的热量迅速扩散,防止热量堆积,提高芯片的使用寿命和可靠性。
综上所述,本实用新型所提供的实施例通过附着石墨烯层,增加了传统散热本体的表面发射率,从而增加了散热器的辐射散热效率,保证空调控制器芯片在较低的温度下运行,避免由于温度过高引起过温保护和降频运行,同时,增加了控制器芯片的使用寿命,减小了散热器的尺寸大小,电器盒的整体体积减小,为空调结构设计优化打下了良好基础。
上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换,且实施例仅仅是对本实用新型的优选实施例进行描述,并非对本实用新型的构思和范围进行限定,在不脱离本实用新型设计思想的前提下,本领域中专业技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变化和改进,均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种降低空调控制器芯片温度的散热器,其特征在于,其包括散热本体和石墨烯层,所述石墨烯层附着在散热本体的外表面,所述散热本体与芯片接触的部分不附着石墨烯层。
2.根据权利要求1所述的一种降低空调控制器芯片温度的散热器,其特征在于,所述石墨烯层的附着强度为:ISO等级0,ASTM等级5B。
3.根据权利要求1或2所述的一种降低空调控制器芯片温度的散热器,其特征在于:所述石墨烯层通过喷涂或刷涂附着在散热本体外表面。
4.根据权利要求3所述的一种降低空调控制器芯片温度的散热器,其特征在于,所述石墨烯层为纯石墨烯涂料或含有石墨烯的复合涂料。
5.根据权利要求1所述的一种降低空调控制器芯片温度的散热器,其特征在于,所述石墨烯层位于散热本体与芯片接触的位置。
6.根据权利要求5所述的一种降低空调控制器芯片温度的散热器,其特征在于,所述石墨烯层为单层石墨烯或包含石墨烯的导热膜。
7.根据权利要求1或5所述的一种降低空调控制器芯片温度的散热器,其特征在于,所述石墨烯层的厚度为30微米。
8.根据权利要求1或5所述的一种降低空调控制器芯片温度的散热器,其特征在于,所述石墨烯层的表面发射率大于0.95。
9.根据权利要求1所述的一种降低空调控制器芯片温度的散热器,其特征在于,所述散热本体的外表面磨砂处理。
10.一种空调,其特征在于,其包括主板、控制器芯片和散热器,所述控制器芯片通过芯片引脚安装在主板上,所述散热器紧贴控制器芯片的上表面设置,所述散热器为上述任一权利要求所述的散热器。
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170201 |
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